钢箱系杆拱桥具有自重小、承载力强、跨越能力大和抗震性能好的特点,近年来在大跨桥梁设计中脱颖而出。其拱肋线形选取和控制、合理成桥状态的确定和吊杆力的设置等,均会极大程度地影响桥梁的使用安全性和可靠度。本文依托于G4216华坪至丽江高速公路上的某下承式钢箱系杆拱桥,采用有限元数值分析方法,对拱肋设计线形、施工控制及吊杆力优化等内容开展研究。主要工作与研究成果如下:1、建立依托工程的有限元分析模型,对比分析几种常用拱肋线形成桥阶段结构的内力分布。研究表明,恒载对拱肋线形的影响远大于活载,三次样条插值得到的拱肋线形的内力分布情况最好,但其计算较为繁琐,故钢箱系杆拱桥更宜采用抛物线或悬链线作为拱肋线形。2、介绍预拱度设置的基本原理和常用的预拱度设置算法,结合工程实例,采用不同的预拱度设置算法得到拱肋制造线形,并利用估计偏差和均方根误差的误差评估法判断结果的优劣。研究发现,迭代法和按推力影响线比例设置的两种预拱度算法均适合在钢箱系杆拱桥中采用。3、利用未知荷载系数,计算斜拉扣挂法施工的钢箱系杆拱桥的扣索索力,以裸拱竖向挠度为控制目标,目标函数类型采用线性,求解出的扣索索力能将拱肋节段调到预先期望的制造线形上,实现了通过调整施工扣索索力的大小对拱肋线形的控制。4、利用Midas/civil有限元计算软件得到成桥阶段弯矩、位移的原始状态向量以及吊杆的影响矩阵,并求解结构应变能。通过计算吊杆的敏感性系数,判断成桥状态下吊杆力的改变对结构指标产生的影响方向及其幅值。5、选择合适的约束条件,分别以弯矩、位移和应变能为目标函数建立优化模型,采用KT方程法,结合Matlab编程进行求解,将得到三组优化后的吊杆力与原设计吊杆力下的成桥状态进行对比分析。研究发现,采用优化吊杆力的结果对位移、弯矩和应变能分别产生了9.4%、23.5%和25.7%的优化幅度。本文通过有限元数值分析,探讨了钢箱系杆拱桥拱肋线形控制及吊杆力优化,为该类拱桥的设计和施工提出了诸多建设性建议,为进一步优化拱桥设计提供依据。